新型固定閥塔板流體力學實驗研究及數值模擬.pdf

1、板式塔，是石油化工行業(yè)中一種重要的氣液傳質設備，其中的固定閥塔板，以其壓降小和抗堵塞等性能得到了廣泛的應用。本文在現(xiàn)有塔板研究的基礎上，以提高單位閥孔投影面積下的潤濕周邊長、增加氣液接觸面積為目的，提出了一種新型的十字正交型固閥塔板。同時，從流體力學實驗及計算流體力學（CFD）兩方面入手，對十字正交型固閥塔板的性能及板上流場進行了分析。
　　流體力學實驗在直徑為1200mm的不銹鋼塔器內、采用空氣—水物系于常溫常壓下完成。通過改變

2、操作參數（液流強度和空塔氣速）及設備結構參數（出口堰高、固閥排布方向及塔板開孔率）來測試塔板的流體力學性能，其中包括塔板壓降、霧沫夾帶量、塔板漏液及板上清液層高度。同時，通過對實驗數據的擬合，得到了相應的關聯(lián)計算式。
　　為了進一步分析新型固閥板上方的流場分布，本文借助于計算流體力學軟件分別在單相氣流和氣液兩相流的情況下進行了流體模擬計算。
　　單相氣流模擬中分別采用了三種不同的湍流方程（Realizablek-e、stan

3、dardk-e和RNGk-e），通過對比干板壓降的計算結果與實驗數據，以驗證CFD模型的正確性；同時，在考慮收斂速度的前提下，探討各湍流方程下的收斂情況，結果表明Realizablek-e模型具有更好的準確性和更低的計算成本。此外，根據模擬結果，本文詳細分析了固閥塔板上方的氣相流場分布，并通過改變固閥間距和加開導向孔對固閥進行了結構優(yōu)化。
　　氣液兩相流模擬以雙歐拉模型為基礎，采用混合相Realizablek-e湍流方程，利用氣相